2017年《工程材料及成形技术》参考资料

2017年《工程材料及成形技术》参考资料一一、工程材料一、填空题1、晶粒中的主要三种晶体结构及代表元素为：体心立方晶格a-Fe、Cr、Mo、W、V，面心立方晶格Cu、Al、Ni、Au、Ag，密排六方晶格Be、Mg、Zn、Cd、a-Ti；晶格常数为：棱边长度a、b、c，棱边夹角、、。2、结晶的必要充分条件是：具有一定的过冷度，冷却速度愈快，过冷度愈大。3、点缺陷的种类有：空位、间隙原子、和置换原子；位错属于线缺陷，提高位错密度是金属强化的重要途径之一。4、在金属结晶过程中，晶核的形成有两种形式：自发形核（均质形核）和非自发形核（异质形核）。且非自发形核比自发形核更重要，往往起优先及主导作用。5、冷却速度愈大，过冷度也愈大，结晶后的晶粒也愈细，金属的强度、塑性和韧性愈好。6、通常把通过细化晶粒来改善材料性能的方法称为细晶强化，控制晶粒大小的主要方法有：增大过冷度和变质处理。（P16）7、某些金属，如Fe、Ti、Co等在固态下的晶体结构随外界条件（如温度、压力）而变化的现象，称为同素异构转变。（P16铁的同素异构）8、强度和塑性是材料最重要、最基本的力学性能指标。9、材料在交变应力的长期作用下发生的突然断裂现象称为疲劳。10、金属材料在高温下，即使工作应力小于屈服点，也会随时间的延长而缓慢地产生塑性变形，这种现象称为蠕变11、MPa8860010001.0：（蠕变强度）表示在600摄氏度条件下，1000小时内，产生0.1％蠕变变形量所能承受的最大应力值为88MPa。12、MPa186800100：（持久强度）表示在800摄氏度条件下，工作100小时所能承受的最大断裂应力为186MPa。13、当温度降至某一值Tk时，冲击功Ak会急剧下降，使材料呈脆性状态，这种现象称为冷脆。冷脆转化温度愈低表明材料的低温性能愈好。14、所谓滑移，就是在切应力的作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向产生滑动。滑移的实质是：滑移面上的错位运动15、滑移总是沿晶体中原子排列最紧密的晶面和晶向发生；晶体中滑移系数目等于滑移面和滑移面上滑移方向数目的乘积，金属晶体中的滑移系越多，滑移时可能采取的空间空间位向便愈多，其塑性也就愈好。16、体心立方晶格滑移系：6*2=12；面心立方晶格滑移系：4*3=12；密排六方晶格滑移系：1*3=3。17、织构现象：由于多晶体在滑移的同时伴随着晶粒的转动，故在变形量达到一定程度（70％—90％）时，金属中各晶粒的位向出现趋于一致的现象。如冲压件边缘出现的所谓“制耳”现象。18、随塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降，这种现象称为冷变形强化或加工硬化。冷变形强化是提高金属强度、硬度和耐磨性的重要手段之一。19、微观残余内应力使金属内部产生微裂缝，要消除微观残余内应力可采用退火处理。20、金属再结晶是一个形核和长大的过程，但新、旧晶粒的晶格类型不变，不属相变过程。21、金属再结晶温度约等于0.4倍的熔点。22、晶粒长大实质上是晶界迁移的过程。23、合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的，具有金属特性的物质。24、相是指合金中具有相同物理、化学性能并能与该系统的其余部分以界面分开的物质部分。合金的性能是由组成合金的各相本身的结构和各相构成的显微组织共同决定的。25、合金在固态下，组元间会相互溶解，形成在某一组元晶格中包含其他组元的固相，这种固相称为固溶体。有置换固溶体和间隙固溶体两种。工程上通常将固溶体作为合金的基体。26、相图的基本类型有：匀晶相图、共晶相图、包晶相图。27、合金的使用性能取决于他们的成分和组织，而某些工艺性能则取决于其结晶特点。28、奥氏体的形成过程有：奥氏体形核、晶核长大、残留渗碳体溶解、奥氏体的均匀四个阶段。29、钢的本质晶粒度主要决定于炼钢时的脱氧程度。30、在实际热处理生产中，由于加热温度过高，而使奥氏体晶粒明显长大的现象称为过热。已经造成过热的钢可以采用正火或退火来重新细化组织。31、过冷奥氏体等温转变的孕育期随着等温温度而变化，C曲线鼻尖处的孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定，提高或降低等温温度，都会使孕育期延长，过冷奥氏体稳定性增加。32、上贝氏体呈羽毛状，下贝氏体呈暗黑色针片状；马氏体的显微组织主要有板条状和片状两种。33、过冷奥氏体转变曲线是制定热处理生产工艺规范的重要依据之一。34、工业上常用的退火工艺有：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。35、工业上常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火；双液淬火是水淬油冷，关键是掌握好工件在水中的停留时间。36、在规定条件下，决定钢材淬硬层深度和硬度分布的特性称为淬透性。合金元素是影响淬透性的主要因素，除钴和大于2.5﹪的铝以外，大多数合金元素如锰、铬、硅使钢的淬透性显著提高；提高奥氏体化的温度，使钢的临界冷却速度减小改善钢的淬透性。37、钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力称为淬硬性；它主要取决于马氏体中的含碳量，合金元素对淬硬性影响不大。38、工业上通常将淬火与高温回火相结合的热处理称为调质处理。39、当钢材在1000—1200摄氏度进行热加工时硫化铁与铁形成的共晶体熔化，使钢材变脆，这种现象称为热脆性。炼钢时加入锰可避免热脆性。40、因磷的存在使室温下钢的塑性和韧性急剧下降而变脆，这种现象称为冷脆性。41、超高强度钢是为适应航空、火箭等技术需要而发展起来的新钢种。42、碳、硅、磷是促进石墨化的元素，锰和硫是阻碍石墨化的元素。43、铝是工业中用量最大的有色金属。44、各种机械零件都有一定的功能，当它不能按要求的效率完成预定的功能时，则称该零件失效。45、零件失效的类型可归纳为变形、断裂和表面损失。引起失效的原因有设计、材料、加工、和安装四个方面。46、选用材料的一般原则是：使用性能原则、工艺性能原则、经济型原则。47、磨损主要包括磨粒磨损和粘着磨损。二、判断题1、大多数金属有金属键、分子键、离子键和共价键。（错）2、液体物质的冷却速度越大，则实际结晶温度越低。（对）3、铁、钛、锰、铝、碳都能发生同素异构。（错）4、变形度越大，再结晶晶粒越细。（错）5、锰、锗、硅、镍与铁易形成间隙固溶体。（错）6、多数工业合金都是固溶体与少量化合物形成的化合物。（错）7、因为渗碳体是强化项，则渗碳体越多，分布越均匀，则硬度越大，韧性急剧下降。（错）8、T8钢退火采用完全退火，以降低硬度，利于切削加工。（错）9、一般表面淬火削，要先进行正火或调质处理（错）三、简答题1、塑性变形对金属组织与性能的影响有哪些？答：（1）晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性；（2）织构现象的产生；（3）位错密度增加，产生冷变形强化；（4）产生残余应力。2、再结晶后的晶粒大小与金属的冷塑性变形的关系怎样？答：（1）变形度在2％以下时，由于晶格畸变小，不足以引起再结晶，所以晶粒大小保持原样；（2）变形度在2％—10％范围内，由于变形量小且极不均匀，形核率低，在结晶后的晶粒非常粗大，此范围变形度称为临界变形度，应尽量避免；（3）变形度超过临界变形度后，随变形度增加，晶格畸变愈严重，形核率大大提高，在结晶后的晶粒变细；（4）变形量很大（90％）时，再次出现晶粒异常粗大现象。3、熟练掌握杠杆定律的计算。（《工材》P38）4、牢记《工材》P43图3-3-1Fe-Fe3C系状态图，P45表3-3-2Fe-Fe3C相图中的特性点。分析相图中的五个基本相、三个基本转变（包晶、共晶、共析）、三条重要特性线（ES线、PQ线、GS线）。5、钢为例分析其结晶过程和室温下的组织？（或以白口铸铁为例）。见《工材》P46-P48分析过程。6、影响过冷奥氏体转变的因素有哪些？答：（1）碳含量的影响：通常的热处理条件下，对亚共析钢，碳的增加将使C曲线右移；对过共析钢，碳的增加将使C曲线左移；而共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右边。（2）合金元素的影响：钴和大于2.5﹪的铝外，所有融入奥氏体的合金元素均使C曲线右移增加过冷奥氏体的稳定性。（3）加热温度和保温时间的影响：加热温度和保温时间越长，奥氏体的成分越均匀，晶粒也越粗大，晶界面积越小，提高奥氏体的稳定性，使C曲线右移。7、“四把火”的工艺比较。答：退火是将钢加热至适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。正火是将工件加热至Ac3或Accm以上30-50摄氏度，保温后出炉空冷的热处理工艺。这两把火为钢的预备热处理。淬火是将钢件加热至Ac3或Ac1以上某一温度，保温后以适当温度冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。回火是将淬火后的钢件加热至Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却至室温的热处理工艺。这两把火为钢的最终热处理。8、二次硬化的定义及产生原因？答：一些含有较多镆、钨、钒、铬等碳化物形成元素的合金钢淬火后，在500—600摄氏度回火时，硬度不下降，反而升高，这种现象称为二次硬化。原因一，淬火钢在该温度范围回火时，析出大量硬度高、弥散度大且非常稳定的碳化物；原因二，这类钢淬火时形成的大量残余奥氏体在高温回火后的冷却过程中转变为马氏体。9、回火脆性。答：淬火钢件在300摄氏度左右和400—500摄氏度两个温度范围回火时，冲击韧性会显著下降，这种现象称为回火脆性。低温回火脆性是由于从马氏体中析出薄片状碳化物引起的，碳钢和合金刚中都无法消除。高温回火脆性是回火冷却时冷却速度较慢引起的，主要出现在含铬、镍、锰等元素的合金中，在合金中加入适量的钨、镆能有效的防止高温回火脆性。10、合金强化的几种方法。答：（1）固溶强化：由于溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变，变形抗力增大，金属的强度硬度升高，这种现象称为固溶强化。既与溶质原子引起的晶格畸变程度有关，又与溶质原子的数量有关。（2）第二相强化：由于第二相的存在而使金属的强度、硬度升高的现象称为第二相强化。一是由于第二相与基体金属的晶体结构完全不同，从而在第二相与基体金属之间形成畸变程度较大的相界面，增加了位错运动的阻力，而是第二相本身的存在也增加了位错远大的阻力。（3）细晶强化：由于晶粒细化而使金属强度、硬度和塑性、韧性都提高的现象，称为细晶强化。二、材料成形技术一、填空题1、熔融合金充满铸型行腔，获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力，称为合金的充型能力。充型能力首先决定于金属本身的流动能力。2、决定合金流动性的因素有：合金的种类、合金的成分、杂质与含气量。3、防止缩孔与缩松的方法是：按照定向凝固原则进行凝固、合理的确定内浇道位置及浇注工艺、合理的应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。4、孕育处理的目的在于促进石墨化，降低白口倾向，适当提高共晶团数，使石墨的尺寸及分布状况得到改善。5、氢易在焊缝中造成气孔或形成局部的极大压力使焊缝变脆，即氢脆。6、焊接接头可分为焊缝、熔合区和热影响区。热影响区又包括过热区、正火区、部分相变区、再结晶区。7、焊接变形的几种基本形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形。8、分段退汉法是指，将焊缝全长分成若干段，各段依次焊接，且各段施焊方向与焊缝的总接方向相反的焊接方法。9、埋弧焊的焊接材料是焊丝和焊剂。10、药皮的作用是引弧、稳弧、保护焊缝、脱氧。11、焊条的选用应考虑：等强度原则、同成分原则、抗裂性要求、抗气孔要求、低成本要求。12、焊缝的布置：焊缝位置应尽量对称、焊缝应避免密集和交叉、焊缝转角处应平缓过渡、焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的位置、焊缝布置应便于焊接操作、焊缝应避开机械加工表面。13、常用的焊接接头形式有：对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头。接头处常用的坡口形式有：U行坡口、双U形坡口、V形坡口、X形坡口、K形坡口等。14、对于Q420容器应选用：低氢型碱性焊条。15、焊0.5--4mm的铝合金采用：乌极氩弧焊。16、无损探伤的方法有：磁粉法、射线法、超声波法。二、判断题1、氩弧焊中的氩气既是保护气体又是。（对）2、缩松一般发生在液体最后结合部位，采用帽口补救法。（错）三、简答题1、选择浇注位置时应考虑的原则有哪些？答：（1）铸件的重要加工面应朝下